Более 80% пациентов после острого нарушения мозгового кровообращения имеют двигательные нарушения. У 4 из 5 пациентов в остром периоде формируется парез верхней конечности, причем у 40% больных он сохраняется пожизненно [1]. Нарушение функции руки после инсульта во многом обусловливает стойкую потерю трудоспособности и снижает качество жизни [2]. Для восстановления прежнего спектра активностей, реализуемых за счет верхней конечности, необходимо, чтобы тренировки были интенсивными, нацеленными на освоение конкретного навыка, проходили в среде, приближенной к реальной, и имели обратную связь [3, 4]. Разрабатываемая для медицинских целей виртуальная реальность (ВР) способна создавать любой необходимый средовой контекст тренировок, повышать заинтересованность в выполнении однотипных двигательных паттернов за счет игровых заданий, а также подстраиваться под функциональные возможности пациента. Вместе с этим интенсивная визуальная нагрузка во время тренировок модулирует восстановление моторных функций, что особенно актуально в острый период церебрального повреждения [5].

Цель исследования — изучить эффективность и безопасность добавления тренировок в виртуальной среде к стандартной терапии для улучшения функции верхней конечности и увеличения активности в повседневной жизни у пациентов в остром периоде инсульта.

Проведено открытое проспективное рандомизированное контролируемое исследование. В исследование были включены 78 пациентов в остром периоде ишемического инсульта (медиана давности инсульта — 3,7 (2,1; 4,0) дня). Медиана возраста — 63 (43; 79,3) года. Методом адаптивной рандомизации участники были распределены на основную группу (n=38) и группу контроля (n=40). Пациенты обеих групп были сопоставимы по полу, возрасту, сопутствующим клиническим состояниям и результатам шкальной оценки, определяющим: тяжесть инсульта, степень функционального дефицита верхней конечности, степень ограничения активности, выраженность когнитивных и аффективных нарушений (р>0,05) (см. таблицу).

Критерии включения в исследование: возраст 18—85 лет; острый период ишемического инсульта; один ишемический очаг по данным нейровизуализации; сила в мышцах пояса верхней конечности, задней и передней группы плеча не менее 2 и не более 4 баллов по шкале количественной оценки мышечной силы (Medical Research Council Weakness Scale — MRC); возможность разгибания кисти в лучезапястном суставе не менее 20° и разгибания пальцев не менее 10°. Критерии невключения: умеренная и выраженная сенсорная афазия; когнитивные и зрительные расстройства, препятствующие реабилитационным мероприятиям; выраженные контрактуры и деформации верхней конечности; сила в мышцах пояса верхней конечности, задней и передней группы плеча менее 2 или более 4 баллов по шкале MRC; нестабильность общего состояния; декомпенсированные соматические заболевания.

Исследование проводили на базе регионального сосудистого центра Челябинской областной клинической больницы.

Исследование продолжалось с декабря 2016 г. по апрель 2018 г.

Все пациенты, включенные в исследование, получали медикаментозное лечение согласно стандарту оказания специализированной помощи при инфаркте головного мозга. Тромболитическую терапию не проводили ни одному пациенту. Пациенты контрольной и основной групп получали равные по продолжительности и интенсивности базовые реабилитационные мероприятия: пассивная гимнастика, силовые тренировки и стандартный комплекс лечебной гимнастики (ЛГ) — целенаправленные тренировки с большим количеством повторов. Тренинг затрагивал мышцы пояса верхних конечностей, плеча, предплечья, кисти и у всех пациентов был направлен на осуществление идентичных двигательных паттернов: дотягивание до предметов, захват предметов (различной формы, размеров, веса) и манипуляции с ними. У пациентов определяли значимые в профессиональном, бытовом и личном аспектах виды активностей, на улучшение которых были направлены реабилитационные мероприятия. На период госпитализации в стационаре определяли цель реабилитационных мероприятий согласно правилу SMART [6].

В основной группе дополнительно к вышеуказанным стандартным реабилитационным мероприятиям проводили тренировки в виртуальной среде по 30 мин в день 5 дней в неделю в течение 2 нед. Виртуальная среда, использовавшаяся в исследовании, имела следующие характеристики: специально изготовленное для медицинских целей программное обеспечение; неиммерсионная (без «погружения»); управление без дополнительных контроллеров; дополненная реальность и ВР; без звукового сопровождения; с отображением на экране аватара пациента или его собственного изображения. Техническое оснащение методики: телевизор LG 42 ls 560 t, компьютер Dell vostro 3667 mt i3 6100 (операционная система Windows 10), к которому подключен Kinect for Windows 2. На компьютер устанавливали программное обеспечение, специально разработанное малым инновационным предприятием «СтендАп Инновации» на базе Южно-Уральского государственного университета (Челябинск).

В виртуальной среде участники основной группы выполняли двигательные паттерны, идентичные паттернам, формируемым при помощи целенаправленных тренировок: дотягивание до предметов, захват предметов и манипуляции с ними. Тренинг в виртуальной среде представлял собой выполнение различных заданий в игровой форме. «Снежки»: пациент располагается сидя или стоя напротив телевизора и его силуэт при этом отображается в виде аватара на мониторе. Поднимая руки над собой, пациент захлопывает между ладонями летящие сверху снежки, чтобы те не коснулись головы аватара на экране. «Три корзины» (рис. 1):

Улучшение функции верхней конечности.

Увеличение независимости в повседневной жизни, наличие нежелательных явлений.

Анализ исходов был проведен отдельно в подгруппах пациентов, имеющих различные значимые для реабилитационного процесса синдромы (постинсультная депрессия; зрительные, проприоцептивные, когнитивные нарушения; атаксия) и у больных, имевших нежелательные явления во время тренинга в виртуальной среде.

Оценку функционального статуса в обеих группах проводили до начала реабилитационных мероприятий (3—4-е сутки от начала инсульта) и по окончании реабилитационного курса (15—16-е сутки от начала инсульта). У участников основной и контрольной групп оценивали:

— степень функционального дефицита верхней конечности (шкала MRC [7]; Модифицированная шкала Эшворта (Modified Ashworth Scale for Grading Spasticity — mAS) [8]; двигательные разделы для верхней конечности шкалы Фугл—Мейера (Fugl—Meyer Assessment scale for the Upper Extremity — FMA) (максимум 66 баллов) [9]; тест по вставлению колышков в планшет с 9 отверстиями (9-Hole Peg Test — NHPT) [10]; кистевая динамометрия паретичной кисти (кистевой динамометр ДК-25, ОАО «Нижнетагильский медико-инструментальный завод») [11]);

— степень ограничения активности (6-й и 7-й разделы шкалы оценки двигательной функции (Motor Assessment Scale — MAS) [12]; шкала Бартел (Barthel Index Score — BI) [13]; Модифицированная шкала Рэнкина (Modified Rankin Scale — MRS) [14]; суммарный балл за двигательные функции семибалльной версии теста функциональной независимости (Function Independence Measure — FIM) [15]);

— выраженность когнитивных и аффективных нарушений (шкала депрессии Гамильтона (The Hamilton Rating Scale for Depression — HDRS) [16]; краткая шкала оценки психического статуса (Mini-Mental State Examination — MMSE) [17]).

Данное исследование было одобрено этическим комитетом ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России (протокол заседания № 11 от 17.11.16). Все пациенты подписали добровольное информированное согласие на участие в исследовании.

Полученные результаты обрабатывали с использованием лицензионного пакета прикладных статистических программ SPSS Statistics, version 17 (IBM, США). Для тестирования статистических гипотез применяли метод непараметрической статистики (Т-критерий Вилкоксона, Манна—Уитни). Данные представлены в виде медианы и 5-го и 95-го процентилей. Проверку статистических гипотез осуществляли при критическом уровне значимости, равном 0,05.

Участники основной и контрольной групп по окончании реабилитационных мероприятий по всем методам оценки функции верхней конечности продемонстрировали статистически значимое улучшение (см. таблицу). Выявлено существенное улучшение у пациентов основной группы в сравнении с больными контрольной группы по субшкалам FMA «кисть» (р=0,034) и «кисть (скорость)» (р<0,001), а также по общему баллу данной шкалы (р=0,035). По остальным методам оценки функции верхней конечности достоверной разницы между группами выявлено не было (р>0,05) (см. таблицу).

Участники обеих групп продемонстрировали статистически значимое увеличение независимости в повседневной жизни (см. таблицу). Выявлено улучшение у пациентов основной группы в сравнении с больными контрольной группы по шкале FIM (р=0,045). По остальным инструментам оценки разницы между группами выявлено не было (р>0,05).

При анализе в подгруппах выявлено, что пациенты с постинсультной депрессией (HDRS более 8 баллов) имели инициально больший неврологический дефицит, более выраженные нарушения функции верхней конечности и ограничения в повседневной жизни. Эти различия являлись статистически значимыми, тем самым сравнение исходов между подгруппами с наличием депрессии и без нее стало недостоверным.

Пациенты с нарушением проприоцепции также имели статистически значимые различия в инициальных характеристиках в сравнении с пациентами без расстройства суставно-мышечного чувства, что сделало недостоверным их сравнение. Однако при сравнении сопоставимых между собой групп «пациенты основной группы с нарушением проприоцепции» и «пациенты контрольной группы с нарушением проприоцепции» не было выявлено статистически значимых отличий по основному и дополни-тельным исходам (которые наблюдались при сравнении основной и контрольной групп).

Подгруппы пациентов основной группы со зрительными нарушениями (диплопия, снижение остроты зрения, глазодвигательные нарушения), гемиатаксией и гемиигнорированием при тренировке в виртуальной среде продемонстрировали значимые улучшения функции верхней конечности и увеличение независимости в повседневной жизни по результатам тренировок. При сравнении с пациентами основной группы без подобных нарушений статистически достоверных различий в исходах выявлено не было.

Нежелательные явления при взаимодействии с виртуальной средой отмечались у 5 пациентов. Во всех случаях они имели транзиторный, легкий характер, проявляясь «киберукачиванием»: легким несистемным головокружением, тяжестью в голове, тошнотой.

Пациенты обеих групп продемонстрировали существенное улучшение функции верхней конечности по результатам реабилитационного курса. Пациенты основной группы продемонстрировали значимые различия в сравнении с больными группы контроля по субшкалам FMA «кисть» и «кисть (скорость)», а также по общему баллу данной шкалы. Не было выявлено достоверной разницы по другим инструментам оценки основного исхода: MRC, субшкалы FMA «верхняя конечность» и «запястье», NHPT, кистевая динамометрия. Полученные результаты демонстрируют позитивный эффект тренировок в виртуальной среде на функцию верхней конечности, функцию кисти и скоростные характеристики движений.

Подавляющее большинство исследований, оценивающих эффект ВР при нарушении функции руки, проводятся у пациентов с давностью инсульта более 3 мес [18]. Несмотря на обоснованность применения ВР в острый период церебрального поражения, работы подобного дизайна немногочисленны [18]. При этом данные исследования часто имеют ограничения, такие как малое число участников (как правило, менее 10); небольшое количество тренировочных сессий ВР; отсутствие «ослепления»; разные типы программно-аппаратных комплексов, реали-зующих технологию ВР; неоднородность участников по степени нарушения функции руки; недостаточная детализация содержания и объемов «conventional therapy»; сравнение ВР с базовыми методами двигательной реабилитации и иногда отсутствие группы контроля [18—22]. Часть исследований свидетельствуeт о том, что ВР-тренировки не влияют на силу хвата кисти, но улучшают точность, скорость, соразмерность произвольных движений, способствует восстановлению комплексных повседневных двигательных навыков [20, 22, 23]. Другие исследования не сообщают о выявленных дополнительных позитивных эффектах от применения ВР [21, 24]. Подчеркивается необходимость дальнейших исследований более высокого качества [18].

Безусловно, характеристики виртуальной среды и задания, которые необходимо в ней выполнить, во многом играют определяющую роль в том, какие конкретно функции верхней конечности будут улучшаться. В данном исследовании большинство игровых упражнений в виртуальной среде были сопряжены с лимитом по времени, отведенному на их выполнение, либо с необходимостью успеть быстро воздействовать на объект в виртуальной среде до его исчезновения с экрана. Такие факторы среды провоцировали участника на быстрый двигательный отклик, необходимый для успешного выполнения задания. Кроме того, игровая форма ВР позволяла органичнее встраивать временн’ые ограничения в тренировки, не требуя при этом дополнительного участия персонала для контроля за временем. В данном исследовании использовали программное обеспечение, которое позволяло соответственно возможностям пациента устанавливать скоростные характеристики объектов виртуальной среды. Учитывая данные особенности среды, в которой тренировались участники, следовало ожидать значимые различия в пользу основной группы по инструментам оценки, чувствительным к скоростным характеристикам движения. Такая закономерность была выявлена по субшкале «кисть (скорость)» (р<0,001). Однако не была выявлена разница между группами при проведении NHPT, который чувствителен к изменениям ловкости и скорости движений. Это может объясняться тем, что успешное выполнение NHPT предполагает наличие не только достаточной скорости движений, но и должный уровень сохранности глубокой чувствительности (захват и манипуляции с колышком), которая дополнительно не задействовалась во время тренировок в виртуальной среде.

Каждое из упражнений с использованием ВР в данном исследовании было направлено на улучшение функции верхней конечности и ее активностей, осуществляемых в основном за счет проксимального отдела руки. В большей степени это касалось паттерна дотягивания до предметов. Несмотря на то что участники основной группы суммарно получили больше времени тренировок, значимых различий в исходах в сравнении с пациентами группы контроля относительно улучшения функции проксимального отдела верхней конечности выявлено не было. Это может объясняться аспектами дизайна настоящего исследования, которые затрудняют обнаружение потенциальных позитивных эффектов виртуальных сред: короткая продолжительность тренинга в ВР, достаточные по объему базовые реабилитационные мероприятия для всех участников, спонтанное улучшение функции руки, которое особенно значительно в острый период церебрального поражения.

Не было выявлено значимой разницы между группами участников в исходах по показателям мышечной силы верхней конечности — шкала MRC и кистевая динамометрия. Увеличение мышечной силы не является ведущим эффектом тренировок в виртуальных средах и, вероятно, может быть достигнуто при использовании дополнительных девайсов и значительно большей интенсивности и продолжительности тренинга [18].

Пациенты обеих групп по окончании тренировок продемонстрировали статистически значимое снижение зависимости от посторонней помощи в повседневной жизни. У пациентов основной группы зафиксирован больший прирост общего балла по шкале FIM (р=0,045) в сравнении с участниками группы контроля, в то время как по BI, MAS, MRS разница не была выявлена. Более высокая чувствительность 7-балльной версии шкалы FIM в отличие от остальных инструментов оценки, вероятно, обусловливает полученный результат.

Для обеспечения в необходимой степени персонифицированности реабилитационного процесса следует учитывать сопутствующие двигательному дефициту синдромы у пациента. На процесс восстановления функции верхней конечности оказывают влияние неглект; атаксия; зрительные, когнитивные, аффективные и проприоцептивные нарушения [1]. На сегодняшний день исследования содержат мало информации о возможном влиянии сопутствующих состояний на эффективность двигательной реабилитации в В.Р. Определение эффективности тренировок в виртуальной среде у отдельных подгрупп пациентов может быть полезно для более адресного предоставления ВР в реабилитации.

Большинство исследований указывает на то, что виртуальные среды могут быть полезны для увеличения мотивации, интереса и приверженности к реабилитационному процессу [18, 22, 24]. Эти преимущества потенциально могли бы позволить пациентам с постинсультной депрессией более вероятно достигать намеченных реабилитационных целей. В данном исследовании потенциальный позитивный эффект ВР у пациентов с постинсультной депрессией достоверно не мог быть оценен вследствие несопоставимости сравниваемых групп по большинству показателей (тяжесть инсульта, функция верхней конечности, степень ограничения в повседневной жизни и др.).

Диплопия, снижение остроты зрения, ограничение полей зрения и глазодвигательные нарушения нередко встречаются у пациентов с ишемическим инсультом. Для эффективного взаимодействия с ВР необходим достаточный уровень зрительной функции. На сегодняшний день имеется возможность производить программное обеспечение, которое будет учитывать данные нарушения у пациента (например, ВР содержит крупные и яркие объекты). Достоверно не выяснено, может ли наличие зрительных нарушений ограничивать эффективность двигательной реабилитации в ВР. В данном исследовании сопоставимые между собой пациенты основной группы со зрительными нарушениями (n=7) и без таковых (n=31) сравнивались по первичным и вторичным исходам. Статистически значимых различий в исходах и частоте нежелательных реакций выявлено не было.

В острой стадии ишемического инсульта гемиигнорирование возникает у 25% пациентов с инфарктом в бассейне правой средней мозговой артерии. Являясь «надмодальным» расстройством внимания, неглект затрудняет проведение большинства реабилитационных мероприятий [25]. Тренировка в виртуальной среде требует от пациента высокого уровня внимания при выполнении заданий и зрительного контроля всех объектов, расположенных в поле зрения пациента. Проведенные на сегодняшний день исследования не содержат информации о том, может ли неглект ограничивать эффективность двигательной реабилитации в ВР. В данном исследовании сопоставимые между собой пациенты основной группы с неглектом (n=6) и без него (n=32) сравнивались по первичным и вторичным исходам. Статистически значимых различий в исходах выявлено не было.

В некоторых случаях атаксия является определяющим фактором нарушения функции верхней конечности [26]. У данных пациентов тренировки в ВР могут быть особенно эффективными, учитывая, что условием для выполнения большинства заданий является наличие достаточного уровня точности и координации движений верхней конечности. В данном исследовании изначально сопоставимые между собой пациенты основной группы с атаксией (n=6) и без нее (n=32) не имели значимых различий в показателях эффективности и безопасности занятий в виртуальной среде.

Эффект тренинга в ВР на выраженность сопутствующих зрительных нарушений, неглекта и атаксии в исследовании не оценивался, однако это перспективно для будущих работ.

При сравнении исходов пациентов основной группы с нарушением суставно-мышечного чувства (n=13) и без такового (n=25) статистически значимой разницы выявлено не было. Вместе с этим участники основной группы, имевшие расстройство проприо-цепции (n=13), несмотря на бόльшую продолжительность тренировок, не продемонстрировали значимой разницы в исходах в сравнении с участниками контрольной группы с аналогичным нарушением (n=12). Это может объясняться низкой нагрузкой ВР на суставно-мышечное чувство и малым числом участников в сравниваемых группах.

Для всех участников исследования опыт взаимодействия с ВР был первым в жизни. Благодаря игровой форме и соревновательному характеру упражнений пациенты легко и с интересом включались в поставленные задания, позитивно воспринимали процесс тренировок, занимались с высокой мотивацией. Все пациенты основной группы (n=38) успешно справлялись с задачами в ВР, однако у 10 из них периодически появлялась легкая растерянность во время тренировок, возникала необходимость напоминать о принципах работы системы, встречалось некорректное выполнение заданий. Такие пациенты были объединены в подгруппу «пациенты с затруднениями при взаимодействии с ВР». Возникающие затруднения не препятствовали в целом корректному выполнению заданий, однако требовали периодических дополнительных инструкций от медицинского персонала. По инициальным показателям тяжести инсульта, функции верхней конечности и активности в повседневной жизни пациенты с затруднениями не имели значимых отличий от остальных участников основной группы. В ходе статистического анализа установлено, что у участников, встретившихся с затруднениями, в сравнении с остальными пациентами основной группы на 35% чаще встречались нарушения проприоцепции, на 43% — атаксия, на 21% — киберукачивание, а также выявлялся значимо (p<0,001) меньший балл по шкале MMSE: 21 (18,9; 25,5) против 26 (22,7; 28). Установлено, что пациенты, имеющие проблемы при взаимодействии с ВР, не отличались в исходах в сравнении с остальными участниками основной группы. Выявлено, что подобные затруднения испытывали некоторые пациенты с высоким баллом по шкале MMSE, в то же время ряд участников с когнитивными нарушениями успешно справлялись с тренировками. Полученные данные свидетельствуют, вероятно, о не только когнитивной составляющей затруднений. Результаты исследования позволяют предположить, что подгруппа пациентов с затруднениями при взаимодействии с ВР разнородная и включает в себя участников с когнитивным снижением; определенными паттернами нарушения функции руки, затрудняющими детекцию кисти датчиком, и, возможно, личностными особенностями. Наличие легких и умеренных затруднений при взаимодействии с ВР не снижает эффективность тренинга в ВР, однако ассоциируется с имеющимися когнитивными нарушениями и повышенным риском возникновения киберукачивания во время тренинга.

Киберукачивание является симптомокомплексом, возникающим у некоторых людей при взаимодействии с ВР [27, 28]. В данном исследовании 5 пациентов основной группы столкнулись с этими нежелательными явлениями; 4 из 5 не предъявляли жалобы активно, и наличие киберукачивания у них было выяснено при расспросе после тренировки. Дискомфорт, возникающий во время тренировок, выражался в несистемном головокружении, боли в глазах, чувстве тяжести в голове или головной боли, тошноте. Все жалобы носили легкий характер, не затрудняли выполнение заданий, не вызывали у пациентов желание прекратить занятие и полностью проходили по окончании тренировки. Пациенты, столкнувшиеся с киберукачиванием, в сравнении с больными без данных жалоб имели в 40% случаев инфаркт в вертебрально-базилярном бассейне (у пациентов без киберукачивания все инфаркты локализовались в бассейне средней мозговой артерии), все имели жалобы на головокружение в покое и при повседневных физических нагрузках, в 5 раз чаще испытывали затруднения при взаимодействии с виртуальной средой, были существенно старше (средний возраст выше на 12 лет), демонстрировали значимо меньший (p=0,020) балл по шкале MMSE. Аналогичные исследования демонстрировали меньшую встречаемость киберукачивания либо его полное отсутствие во время тренинга [20, 21]. Возможными объяснениями большей частоты данного нежелатель-ного явления в нашем исследовании могут служить наличие у пациентов острого периода церебрального поражения, включение в исследование больных с инфратенториальными очагами и отсутствие четких критериев диагностики киберукачивания.

При оценке по шкале mAS не было зафиксировано значимого повышения мышечного тонуса по результатам реабилитационного курса в группах участников.

Ограничения данного исследования могут быть связаны с малым объемом времени тренировок в виртуальной среде у участников основной группы, отсутствием в программном обеспечении возможности считывания кинематических характеристик и малым объемом сравниваемых подгрупп по дополнительным признакам.

Большинство исследований по использованию ВР для улучшения функции руки проводятся у пациентов в восстановительном периоде инсульта. Немногочисленные работы, касающиеся острого периода, имеют серьезные методологические ограничения и не демонстрируют однозначных результатов. В совокупности это не позволяет до конца определить место ВР в восстановлении функции руки в остром периоде инсульта. Проведенное исследование показывает, что применение тренировок в виртуальной реальности в дополнение к базовым методам физической реабилитации в остром периоде ишемического инсульта улучшает функцию верхней конечности (скоростные характеристики и функцию кисти), увеличивает независимость в повседневной жизни и является безопасным.

Благодарности. Авторы выражают благодарность сотрудникам регионального сосудистого центра Челябинской областной клинической больницы д.м.н., врачу-физиотерапевту Ирине Анатольевне Меньщиковой, инструктору-методисту ЛФК Юрию Александровичу Корнякову, инструктору-методисту ЛФК Елене Вячеславовне Сучковой за помощь в организации исследования.

Участие авторов: концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, анализ полученных данных, написание текста — М.В. Долганов; концепция и дизайн исследования, анализ полученных данных, написание и редактирование текста — М.И. Карпова.

Авторы декларируют отсутствие конфликта интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

The authors declare no conflict of interest.

Сведения об авторах

Долганов М.В. — https://orcid.org/0000-0002-4215-0301; eLibrary SPIN: 8635-0561; e-mail: michail1_dolganov@mail.ru

Карпова М.И. — д.м.н., доцент; https://orcid.org/0000-0002-7653-3677; eLibrary SPIN: 2177-2908; e-mail: kmi_2008@mail.ru

Долганов Михаил Владимирович — https://orcid.org/0000-0002-4215-0301; eLibrary SPIN: 8635-0561; e-mail: michail1_dolganov@mail.ru

Долганов М.В., Карпова М.И. Виртуальная реальность при нарушении функции руки: особенности применения в остром периоде инсульта. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2019;96(5):-28. https://doi.org/10.17116/kurort201996051